DE4242238C2 - Dichtring für einen in eine Öffnung eines Gehäuses ragenden Stift - Google Patents
Dichtring für einen in eine Öffnung eines Gehäuses ragenden StiftInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Dichtring für
beispielsweise elektromagnetisch betätigbare
Brennstoffeinspritzventile nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
Es sind bereits aus den verschiedensten Veröffentlichungen
über Brennstoffeinspritzventile Dichtringe an von einer
Magnetspule herausragenden Kontaktstiften bekannt. Wie in
den Fig. 1A (linker Dichtring), 1B und 1C dargestellt,
handelt es sich bei den schon bekannten Dichtringen aufgrund
ihrer Formen um vor allen Dingen radial abdichtende
Dichtringe. Die Fig. 1B und 1C zeigen beispielhaft
Dichtringe, die kreisförmige und tonnenförmige Querschnitte
besitzen. Außer den in den Fig. 1B und 1C verdeutlichten
Dichtringen sind beispielsweise auch schon Dichtringe in
Form von Quad-Ringen oder in Scheibenform bekannt. Die
genannten Dichtringe sind so ausgelegt, daß damit nur ein
radialer Dichteffekt erzielt werden kann. Ist nun wie im
Falle des Abdichtens an Kontaktstiften der
Brennstoffeinspritzventile zum radialen Abdichten auch ein
axiales Abdichten erwünscht, erweisen sich die bekannten
Formen von Dichtringen als nicht optimal. Dichtringe mit
Tonnenform bzw. Quad-Ringe besitzen zwar relativ gute
Dichteigenschaften auch in axialer Richtung, doch als
nachteilig erweist sich das Aufbringen vergleichsweise hoher
Montagekräfte.
Aus der US 3,317,214 ist bereits ein Dichtring bekannt, der
auf ein Rohrende koaxial aufgebracht ist, das wiederum in
ein Rohrendstück hineinragt, wobei der Dichtring dort in
einer Öffnung von einer Führungsfläche des Rohrendstücks
unter radialer Vorspannung anliegt. Eine radiale Abdichtung
wird mit dem Dichtring voll gewährleistet, während eine
axiale Abdichtung nicht erfolgt. Bei dieser Ausbildung von
Rohrende, Rohrendstück und Dichtring wird in axialer
Richtung zwischen dem Dichtring und einem Anschlag des
Rohrendes ein freier Raum geschaffen, in dem eine axiale
Bewegung des Dichtrings möglich ist. In axialer Richtung
gesehen liegt der Dichtring an der dem Anschlag
gegenüberliegenden Seite an einer Stufe des Rohrendstücks
an, die aber aufgrund der axialen Beweglichkeit des
Dichtrings nicht zu einer wirkungsvollen axialen Abdichtung
beiträgt.
Aus der DE 31 43 848 A1 ist bereits ein
Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem, wie bereits oben
bezüglich Fig. 1A (linker Dichtring) erwähnt, zur
Abdichtung eines Kontaktstifts der Magnetspule ein im
Querschnitt kreisförmiger Dichtring, also ein sogenannter
O-Ring, zum Einsatz kommt. Dieser Dichtring liegt auf einem
Trägerkörper auf und wird von dem Kontaktstift durchgriffen.
Die Öffnung, in der der Dichtring angeordnet ist, kann
mittels einer Buchse verschlossen werden. Diese Buchse liegt
dann auf dem O-Ring auf, sorgt jedoch nicht für ein axiales
Verpressen im anmeldungsgemäßen Sinne.
Des weiteren ist schon aus der US 4,206,931 ein an einem
Zylinderkopf einsetzbarer Dichtring bekannt. Dieser T-
förmige Dichtring erfüllt allerdings seine Dichtfunktion nur
in Kombination mit einer Dichtscheibe. Der Dichtring selbst
sorgt damit für eine axiale Abdichtung zur Dichtscheibe hin
mit seiner sich radial nach außen erstreckenden Wulst sowie
radial mit einer Innenfläche zu einem durch die Öffnung des
Dichtrings ragenden Bolzen und axial gegenüber einer
Begrenzungswand einer auf die Dichtscheibe drückenden
Kopfmutter. Es erfolgt dabei keine vollständige axiale
Abdichtung des Bolzens und keine radiale Abdichtung am
Umfang der Wulst. Das Ringinnenteil erzielt nur an einer
axialen Seite, nämlich mit einer oberen Lippe eine
Dichtwirkung.
Aus der DE 33 24 296 A1 ist bereits eine Dichtplatte
bekannt, die mit einem Dichtring nicht vergleichbar ist. Mit
zwei Spannplatten wird in axialer Richtung gesehen von
beiden Seiten auf die Dichtplatte eingewirkt, so daß dieser
regelrecht gequetscht aufgrund des elastischen Materials den
Zwischenraum zwischen den Spannplatten ausfüllt und damit
für eine Abdichtung sorgt. Somit liegt eine Flächenberührung
zwischen der Dichtplatte und den Spannplatten vor, bei der
vergleichsweise große Kräfte aufgebracht werden müssen, um
eine vollständige axiale Abdichtung zu erreichen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Dichtanordnung zu schaffen, die im Bereich eines in ein
Gehäuse ragenden Stiftes für eine möglichst optimale radiale
und axiale Abdichtung des Stiftes sorgt, wodurch eine
Flüssigkeitsbenetzung des Stiftes vollständig verhindert
wird, und die möglichst einfach montierbar ist.
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen zwischen
einem Trägerkörper und einem Druckkörper eingebrachten
erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtring. Der
erfindungsgemäße Dichtring mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat den Vorteil einer einfachen Montage
und einer sehr guten radialen und axialen Abdichtung.
Besonders günstig erweist sich der erfindungsgemäße
Dichtring zum Abdichten von Kontaktstiften beim
Vorhandensein alkoholhaltiger Brennstoffe, da mit dem
Dichtring eine elektrochemische Korrosion von Kontaktstiften
vermieden werden kann. Neben den Vorteilen der guten
Abdichtung sind die gegenüber den bekannten Dichtringen
verbesserte Montagefähigkeit und -sicherheit besonders
vorteilhaft. Der erfindungsgemäße Dichtring ist so
ausgeführt, daß beim Einpassen des Dichtrings der äußere
radiale Dichtbereich nachgibt und damit die Montagekräfte
klein gehalten werden können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Dichtrings möglich.
Außerdem ist vorteilhaft, daß Innenflächen des Dichtringes unter
einem Winkel zu einer Ringlängsachse ausgebildet sind, die beim
Aufschieben des Dichtringes auf den Kontaktstift radial nachgeben
und nach der Montage optimal am Kontaktstift anliegen. Damit wird
ein langer innerer Führungsbereich des Dichtrings auf dem
Kontaktstift geschaffen, der ein Verkippen oder eine Schiefstellung
des Dichtringes völlig ausschließt und die axiale Abdichtung
wesentlich erhöht.
Eine erhöhte Montagesicherheit wird in vorteilhafter Weise insofern
erreicht, da aufgrund des exakt bestimmten Dichtbereichs die axialen
Dichtringenden mit großzügigen Abrundungen versehen sind, die ein
einfaches Aufgleiten des Dichtrings auf den Kontaktstift erlauben.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß mit dem erfindungsgemäßen Dichtring
eine Kompensation der Axialtoleranzen ermöglicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen Fig. 1A ein Brennstoffeinspritzventil mit
bereits bekannten Dichtringen und einem mit einer Strichlinie
eingekreisten erfindungsgemäßen Dichtring, Fig. 1B und Fig. 1C
Dichtringe nach dem Stand der Technik, Fig. 2 den erfindungsgemäßen
Dichtring und Fig. 3 einen montierten erfindungsgemäßen Dichtring.
Die Fig. 1A zeigt ein Einspritzventil 1 für
Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten
Brennkraftmaschinen beispielhaft, bei dem u. a. O-Ringe zur
Abdichtung in herkömmlicher Form eingesetzt sind. Für das
Einspritzventil 1 können die verschiedensten schon bekannten
Ausführungsformen von Einspritzventilen verwendet werden. Das
Einspritzventil 1 in Fig. 1A soll nur stellvertretend für die mit
einem erfindungsgemäßen Dichtring 2 ausstattbaren Einspritzventile
dienen. Der erfindungsgemäße Dichtring 2 ist in der Fig. 1A auf
der rechten Seite mit einer als Kreis ausgeführten Strichlinie
gekennzeichnet, während auf der linken Seite ein Dichtring 2A
gezeigt ist, der einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik
entspricht.
Das Einspritzventil 1 besitzt einen gestuften, rohrförmigen
Ventilsitzträger 5, in dem eine konzentrische Längsöffnung 6
ausgebildet ist. In der Längsöffnung 6 ist eine Ventilnadel 7
angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende mit einem
Ventilschließkörper 8 verbunden ist. Ein als Gehäuse dienendes
Ventilgehäuse 10 wird beispielsweise aus mehreren gestuften
konzentrischen Gehäuseteilen
10A, 10B, 10C gebildet. Die Ventilnadel 7 weist beispielsweise
zwei Führungsabschnitte 11 auf, die zusammen mit einem
Führungsbereich der Wandung einer Längsbohrung 12 im Gehäuseteil
10A des Ventilgehäuses 10 der Führung der Ventilnadel 7 dienen. Der
Ventilsitzträger 5 weist an seinem stromabwärtigen Ende einen festen
Ventilsitz 15 auf, der mit dem stromabwärtigen Ende des
Ventilschließkörpers 8 zusammen ein Sitzventil bildet.
Die Betätigung des Einspritzventils 1 erfolgt in bekannter Weise
beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der
Ventilnadel 7 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer
Rückstellfeder 16 bzw. Schließen des Einspritzventils 1 dient ein
elektromagnetischer Kreis mit einer koaxialen Magnetspule 17, einem
koaxialen hohlzylindrischen Anker 18 und einem koaxialen
hohlzylindrischen Kern 19. Der Anker 18 ist mit dem dem
Ventilschließkörper 8 abgewandten Ende der Ventilnadel 7 durch z. B.
eine Schweißnaht fest und dicht verbunden und auf den Kern 19
ausgerichtet. Die Magnetspule 17 wird durch einen Trägerkörper 20
beispielsweise aus Kunststoff umschlossen und umgibt selbst radial
den Kern 19.
Der aus dem als Magnettopf dienenden Gehäuseteil 10C, dem
hohlzylindrischen Kern 19, der Magnetspule 17, die von dem
Trägerkörper 20 umgeben ist, und dem Anker 18 bestehende
Elektromagnet ist über einen Stecker 30 mit beispielsweise zwei zu
der Magnetspule 17 führenden, Kontaktstifte bildenden Stiften 31
ansteuerbar, wobei er gegen die Federkraft der Rückstellfeder 16 die
Ventilnadel 7 anhebt, so daß der Ventilschließkörper 8 für die Dauer
der Magneterregung vom Ventilsitz 15 abgehoben ist.
Stromaufwärts des Trägerkörpers 20 sind um die aus dem Trägerkörper
20 herausragenden zylindrischen Kontaktstifte 31 Dichtringe 2
angeordnet. In den Fig. 1A, 1B und 1C sind Dichtringe 2A, 2B
und 2C gezeigt, deren Ausführungsformen bereits bekannt sind. So
werden beispielsweise, wie in Fig. 1B dargestellt, Dichtringe 2B
mit kreisförmigen Querschnitten zur Abdichtung der Kontaktstifte 31
der Magnetspule 17 an Einspritzventilen 1 verwendet. Dichtringe 2B
in dieser oder ähnlicher Form dichten allerdings nur radial in
vollem Umfang ab. Axiale Toleranzen lassen sich mit diesen
Dichtringen 2B nicht oder kaum ausgleichen. Außerdem sind bereits
Dichtringe 2C (Fig. 1C) bekannt, die tonnenförmige Querschnitte
besitzen. Als ungünstig erweist sich diese Ausführungsform insofern,
daß vergleichsweise sehr hohe Montagekräfte aufgewendet werden
müssen. Der erfindungsgemäße Dichtring 2 besitzt deshalb einen
T-förmigen Querschnitt, um eine radiale und zugleich auch eine
axiale Abdichtung an den Kontaktstiften 31 zu gewährleisten. Ein
Druckkörper 33 aus Kunststoff ist auf der der Magnetspule 17
abgewandten Seite des Dichtringes 2 auf das Gehäuseteil 10C
aufgesetzt und ragt mit einem hohlzylindrischen Abschnitt 34 in
axialer Richtung bis zum Dichtring 2 genau in eine Öffnung 35 des
Gehäuseteils 10C, die den Dichtring 2 umgibt, hinein und preßt den
Dichtring 2 gegen den gegenüberliegenden Trägerkörper 20, der z. B.
teilweise in die Öffnung 35 hineinragt. In der Fig. 3 sind der den
Kontaktstift 31 teilweise umgebende T-förmige Dichtring 2, der
Druckkörper 33 mit seinem am Dichtring 2 anliegenden Abschnitt 34
und der Trägerkörper 20 in eingebauter Form zu sehen.
Die Fig. 2 verdeutlicht als Schnittdarstellung die Form des
T-förmigen Dichtringes 2. Um eine Ringlängsachse 40 ist der
Dichtring 2 konzentrisch ausgebildet. Mittig ist um die
Ringlängsachse 40 eine Durchgangsöffnung 41 vorgesehen, die im
ausgebauten Zustand des Dichtrings 2 nicht zylindrisch ist und der
Aufnahme des Kontaktstiftes 31 dient. Eine durch den Dichtring 2
senkrecht zur Ringlängsachse 40 gelegte Querebene 42 teilt den
Dichtring 2 axial symmetrisch auf. Um die Querebene 42 ist in
axialer Richtung symmetrisch eine sich radial nach außen um 360°
erstreckende, d. h. von der Ringlängsachse 40 abgewandte Wulst 43
ausgebildet. Die Wulst 43 erhebt sich radial aus einem Ringinnenteil
44, das sich weitgehend parallel zur Ringlängsachse 40 erstreckt und
eine hohlzylinderähnliche Form besitzt. Die axiale Ausdehnung des
Ringinnenteils 44 ist dabei zwei- bis dreimal so groß wie die axiale
Breite der Wulst 43 und geht beiderseits über die Wulst 43 hinaus.
Die zentrale axiale Durchgangsöffnung 41 im Dichtring 2 besitzt in
Höhe der Querebene 42 ihren geringsten Durchmesser. In axialer
Richtung nach außen erweitert sich die Durchgangsöffnung 41 jeweils
stetig unter einem Winkel α bis zu Dichtringenden 46A und 46B, die
abgerundet sind, um ein Aufschieben des Dichtrings 2 auf den
Kontaktstift 31 zu vereinfachen. Erst im Bereich der Dichtringenden
46A und 46B ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 41 größer
als der Durchmesser des Kontaktstifts 31. Die Winke α zwischen
gedachten Senkrechten, die parallel zur Ringlängsachse 40 laufen,
und geneigten Innenflächen 47 des Ringinnenteils 44 des Dichtrings
2, die zugleich die Durchgangsöffnung 41 begrenzen, betragen im
nicht eingebauten Zustand beispielsweise 1° bis 5°. Durch die zur
Querebene 42 hin aufeinander minimal kegelig zulaufenden
Innenflächen 47 wird gewährleistet, daß nach dem Aufschieben des
Dichtrings 2 auf den Kontaktstift 31 eine optimale axiale Anlage des
Dichtrings 2 am Kontaktstift 31 vorherrscht und sich damit die
Dichtwirkung erhöht. Das Ringinnenteil 44 ist so ausgebildet, daß
auch von der Ringlängsachse 40 abgewandte Außenflächen 48 unter
Winkeln, hier mit β bezeichnet, zu gedachten Senkrechten, die
parallel zur Ringlängsachse 40 verlaufen, ausgeführt sind. Wie die
Innenflächen 47 sind auch die Außenflächen 48 nur bis zu den
Dichtringenden 46A und 46B unter einem Winkel β ausgeformt. Die
Winke β betragen ebenfalls beispielsweise 1° bis 5°. Die
Dichtringenden 46A und 46B sind auf beiden axialen Seiten des
Dichtrings 2 um 350° verlaufend ausgeführt und bilden dabei die
Verbindung von Innenflächen 47 und Außenflächen 48 des
Ringinnenteils 44 des Dichtrings 2.
Der radiale äußere Abschluß der Wulst 43 und damit auch des gesamten
T-förmigen Dichtrings 2 wird durch eine um 360° umlaufende
Außenwulstfläche 50 gebildet, die beispielsweise parallel zur
Ringlängsachse 40 verläuft, aber auch gewölbt sein kann. Die
Außenkontur der Wulst 43 beschreibende Radialflächen 51 sind
ebenfalls unter einem Winkel, hier mit γ bezeichnet, ausgeführt. Der
Winkel γ ergibt sich zwischen gedachten Waagerechten, die parallel
zur Querebene 42 verlaufen, und den geneigten Radialflächen 51 der
Wulst 43. Für den Winke γ sind Werte zwischen 2° und 8° denkbar.
Die Übergänge zwischen den einzelnen Flächen am Dichtring 2 sind
immer stufenlos mit Radien ausgebildet. So sind sowohl die Übergänge
der Außenflächen 48 des Ringinnenteils 44 zu den Radialflächen 51
der Wulst 43 als auch die Übergänge der Radialflächen 51 der Wulst
43 zu der Außenwulstfläche 50 abgerundet.
Der Dichtring 2 ist aus einem Elastomerwerkstoff gefertigt. Mit
Hilfe des Dichtrings 2 zwischen der Öffnung 35 und dem Kontaktstift
31 erfolgt eine sehr gute radiale und zugleich eine zusätzlich
erwünschte axiale Abdichtung. Durch die erfindungsgemäße Form des
Dichtrings 2 mit abgerundeten Dichtringenden 46A und 46B erhöht
sich außerdem gegenüber den bereits bekannten Abdichtungen die
Montagesicherheit.
In der Fig. 3 wird ein Ausschnitt aus dem Einspritzventil 1 der
Fig. 1A gezeigt, in der ein die Öffnung 35 durchragender
Kontaktstift 31 mit einem darauf angeordneten Dichtring 2 im
eingebauten Zustand zu sehen ist. Dabei wird deutlich, wie die
Innenflächen 47 des Dichtrings 2, die im ausgebauten Zustand zur
Querebene 42 hin konisch aufeinander zu verlaufen, im eingebauten
Zustand durch den Kontaktstift 31 radial nach außen gedrückt werden,
so daß die Innenflächen 47 parallel zur Ringlängsachse 40 verlaufen.
Damit wird ein langer Führungsbereich des Dichtrings 2 auf dem
Kontaktstift 31 geschaffen, der ein Verkippen des Dichtrings 2
völlig ausschließt und die axiale Abdichtung wesentlich erhöht. Die
radiale Abdichtung erfolgt mit der Außenwulstfläche 50 des
Dichtrings 2, die straff um 360° umlaufend an einer kreisförmigen
Innenseite 52 der Öffnung 35 des Gehäuseteils 10C anliegt. Der
hohlzylindrische Abschnitt 34 des Druckkörpers 33 ragt in axialer
Richtung in die kreisförmige Öffnung 35 des Gehäuseteils 10C hinein
und preßt an dem Dichtringende 46A anliegend das andere
gegenüberliegende Dichtringende 46B gegen den Trägerkörper 20, der
z. B. teilweise in die Öffnung 35 hineinragt. Infolge der axialen
Verspannung des Ringinnenteils 44 zwischen dem Druckkörper 33 und
dem Trägerkörper 20 wird eine axiale Abdichtung des Kontaktstiftes
31 erzielt, so daß ein sich innerhalb des Einspritzventiles 1
befindendes Medium wie alkoholhaltiger Brennstoff nicht zu den
Kontaktstiften 31 gelangen kann, wodurch eine elektrochemische
Korrosion der Kontaktstifte 31 vermieden wird.
Claims (8)
1. Dichtring für ein in eine Öffnung eines Gehäuses ragendes
Teil, insbesondere ein Teil eines elektromagnetisch
betätigbaren Einspritzventils, wobei der Dichtring koaxial
um eine Ringlängsachse eine das Teil umgebende
Durchgangsöffnung hat und an einer Innenseite der Öffnung
des Gehäuses unter radialer Vorspannung anliegt, dadurch
gekennzeichnet, daß das Teil als Stift (31) ausgebildet ist
und daß der Dichtring (2) einen T-förmigen Querschnitt
besitzt mit einem auf dem Stift (31) angeordneten
Ringinnenteil (44) und einer mit einer Außenwulstfläche (50)
an der Innenseite (52) der Öffnung (35) anliegenden Wulst
(43), die sich radial über das Ringinnenteil (44) hinaus
erhebt, wobei das Ringinnenteil (44) Dichtringenden (46A,
46B) hat und von einem an dem einen Dichtringende (46A)
angreifenden Druckkörper (33) in axialer Richtung mit dem
anderen gegenüberliegenden Dichtringende (46B) gegen einen
Trägerkörper (20) gepreßt wird, wobei sich der Stift (31)
zumindest teilweise durch den Druckkörper (33) und den
Trägerkörper (20) erstreckt.
2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchgangsöffnung (41) durch eine Innenfläche (47) begrenzt wird,
die zur Ringlängsachse (40) geneigt verläuft.
3. Dichtring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Dichtring (2) symmetrisch zur Ringlängsachse (40) ausgebildet ist
und senkrecht zur Ringlängsachse (40) eine Querebene (42) verläuft,
die den Dichtring (2) axial symmetrisch teilt und in der die
Durchgangsöffnung (41) ihren geringsten Durchmesser hat.
4. Dichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Innenflächen (47) der Durchgangsöffnung (41) sich unter Winkeln (α)
zwischen 1° und 5° ausgehend von der Querebene (42) bis zu
Dichtringenden (46A, 46B) erweitern.
5. Dichtring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß erst im
Bereich der Dichtringenden (46A, 46B) der Durchmesser der
Durchgangsöffnung (41) größer als der Durchmesser des Stifts (31)
ist.
6. Dichtring nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtringenden (46A, 46B) abgerundet sind.
7. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale
Ausdehnung des Ringinnenteils (44) zwei- bis dreimal so groß wie die
axiale Breite der Wulst (43) ist.
8. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Dichtring (2) aus einem Elastomerwerkstoff gefertigt ist.
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